动机概念引入:电产生动力
日常生活、生产的常识告诉我们:儿童玩具汽车,需要一个小电动机驱动。机床、水泵,需要电动机带动;电力机车、电梯,需要电动机牵引。
家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机在工作时,都离不开电动机。
电动机已经应用在现代社会生活的各个方面。给电动机通电,它就能够转动。这是为什么?
实验:探究磁场对通电导线的作用
如图所示,把导线放在磁场里,接通电源,让电流通过导线,观察它的运动。
改变电流方向,改变磁场方向,再来观测导线的运动。
把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线ab的电流方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。
保持导线ab中的电流方向不变,但把蹄形磁体上下磁极调换一下,使磁场方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。
实验表明,通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系,当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得相反。
如果把一个通电的线框放到磁场中,它会怎样运动?
电动机
夏天打开电扇,扇叶转动起来,我们会感觉到很凉爽;电动玩具汽车可以在地面上跑起来;骑电动自行车可以帮我们省很多力气。
这些,都是电动机的具体应用。
我们这一节《电动机》来学习电动机的工作原理。
在讲电动机的结构和工作原理之前,我们先来通过实验研究一下磁场对通电导线的作用,这是电动机工作的最基本的原理。
磁场对通电导线的作用
演示实验1:通电导线在磁场中受力
如图所示,学生电源提供电流,开关控制电流的有无,导线悬在铁架台上,导体棒处在马蹄铁的磁场中。
(1)闭合开关后,观察导体棒的运动(受力)情况;
(2)改变电流的方向,再来观察导体棒的运动情况;
(3)改变马蹄铁的NS极,再来观察导体棒的运动情况;
实验表明,通电导线在磁场中受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关。
演示实验2:线框在磁场中受力
如图所示,研究通电后的线框块在磁场中受力的情况,我们会发现,线框在磁场中受到力的作用,并会绕固定转轴旋转起来。
当电路断开后,线框受力情况消失。
实验表明,通电后的线框在磁场中受到力的作用,并会旋转起来。
电动机的工作原理
电动机的工作具体如图所示。
直流电动机的工作原理是,磁场对电流有力的作用,使电动机转动。电动机是将电能转化为机械能的装备。
我们这里对电动机的解释,主要是以原理为主,实际中,电动机的工作模式与结构,要比这里介绍的复杂的多。
电动机的基本构造
电动机由两部分组成:能转动的线圈和固定不动的磁体。
在电动机中,能转动的部分叫做转子,固定不动的部分叫做定子。
扬声器
扬声器俗名喇叭,是收音机、电视机、音响的重要部件。扬声器是如何工作的呢?
扬声器是把电信号转化成声信号的一种装置,利用的是磁场对通电导线的作用(即电动机原理)。其工作原理图如图所示。
图中有永久磁体会在空间内形成磁场,线圈的电路与外界相连,当线圈中通过电流时,就会在磁场的作用下受力运动。
当我们输入的电流大小在变化时,线圈所受到的力也会大小变化。因为线圈与锥形纸盆连在一起,因此会引起锥形纸盆的振动。
在2.0《声现象》这一章节中,我们介绍过,振动是产生声音的基础。
综上所述,我们可以通过调整电流的大小变化,对线圈产生不同的受力情况,进而引起锥形纸盆的振动变化,产生声音。
不仅扬声器是这样的原理,我们用的耳机也是类似的结构,只不过小了很多而已。
话筒的工作原理,请看这篇文章介绍http://chuzhongwuli.com/228/
《电动机》基础知识巩固题
1、通电导体在 里受到力的作用,受力的方向跟 方向和 方向有关。
2、直流电动机是把 能转化为 能的机器,它是利用通电线圈在 的原理制成的,并利用了 自动改变线圈中的电流方向,使其不停地转动。
3、通电线圈在磁场里受力转动后,消耗了 ,得到了 能。说明这个现象中实现了 能转化成 能。
4、从电池中得到的电流的方向 ,通常叫做 电。我国居民用的电,1s有 个周期,电流的方向每周期改变 次。
5、一个能够自由转动的矩形线圈悬挂在磁场中,通电后线圈不动,这可能是 。
A、线圈中的电流方向接反了
B、线圈中通过的是交流电
C、线圈此时正好处于平衡位置
D、以上说法都不正确
6、要改变直流电动机线圈的转动方向,可以使用的措施有改变 的方向和改变 的方向。
7、要改变直流电动机转动的速度,可采用的方法是改变电流的 。
8、电动机两端的电压是U,电流为I,电动机线圈的电阻为R,则该电动机工作时输出的机械功率最大为 。
A、UI
B、I2R
C、UI-I2R
D、UI+I2R
9、一台额定电压是220V的电动机,正常工作时通过的电流为5A,发热损失的功率为25W,则其线圈的电阻是 Ω。
10、电动自行车的“心脏”是电动机,工作时把 转化为 ;关闭电源,人用力踩脚踏板,电动车就会变成“发电机”,它发电的原理是 。
《电动机》基础知识巩固答案
1、磁场 电流 磁场
2、电 机械 通电导线在磁场中受到力的作用 换向器
3、电 机械 电 机械
4、不变 直流 50 2
5、C
6、电流 磁场
7、大小
8、C
9、1
10、电能 机械能 电磁感应
(*内容源自初中物理网)
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